井间地震纵横波分离方法研究及应用

以VSP 和井间地震勘探为主的井孔地震资料采集需采用三分量地震采集技术,该技术能够记录下 信息丰富的地震波场,但是纵波波场和横波波场耦合在一起,成为多分量地震资料处理的重点和难点。通 过对井孔地震资料采集观测系统的分析和研究,结合纵波波场和横波波场在不同分量上的关系,可以得 到纵波和横波的极性与视速度,以及地震波到达检波器接收排列方向之间的关系。据此在基于Cauchy 分布的高分辨率Radon 变换的基础上,得到纵波波场和横波波场的分布关系,并在τ（截距时间）-p（视慢 度或斜率）域中利用极化滤波方法,实现纵波波场与横波波场的有效分离。通过正演模拟数据试算和实 际井间地震资料处理效果分析,认为该方法能够有效地分离纵波波场和横波波场,为后续纵横波的独立 成像奠定了基础。     

VSP三分量资料处理

在 VSP 观测中采用三分量检波器接收,每个分量所记录的信息都是空间波场振动在该分量上作矢量投影的合振动,因此,VSP 资料处理的关键,就是进行波场分离。为了获得好的波场分离效果,必须确定两水平分量的定向和求取偏振角。两水平分量的定向可以借助于直达 P 波的偏振方向在水平面内的投影加以确定。偏振角可通过矢端曲线和瞬时相位法求取。两水平分量定向后,上、下行 SH 波的水平分量被分离到 H_T(t)分量中,上、下行 P 波和转换 SV波的水平分量被分离到 H_S(t)中。将 Z(t)分量和 H_S(t)分量按在垂直平面内估算的下行 P 波偏振角进行坐标转换,即可实现下行波场的初步分离。然后,再联合使用波场分离和反转投影方法对上行波场进行分离。但是,反转投影只能实现上行 P 波和 SV 波的主能量分离,不能完成全波场的分离。文中展示了在PDP-11/24计算机上使用人机交互三分量处理软件的处理效果。     

变速视慢度波场分离

本文根据地震波视速度和偏振特性,导出波场分离矩阵是视慢度p和波速V_p、V_s的函数。由于波速是空间坐标函数,因此,在带有空间坐标的数域与带有视慢度参数户的数域(如时—空域与τ-p域、频—空域与f-k域)相互变換,可实现变速视慢度波场分离。文中还给出了使用τ-p变换法、f-k变换法和DRT法实现变速视慢度波场分离的三种具体方法。采用变速视慢度波场分离方法时,速度函数可采用零井源距直达波的速度或声波测井资料换算的速度。在进行纵、横波分离的同时,可对视慢度p限定不同范围,实现上、下行波的波场分离及f-k滤波、τ-p滤波等。     

地震勘探中的自由面效应

在石油地震勘探的地面多分量记录中,垂直分量上往往只有纵波（P波）,径向水平分量上往往只有垂直偏振横波（SV波）,而极少见到如地震学中常出现的P波与SV波共存于同一分量记录中的情形。本文从理论上对此作出了解释。其具体过程是,首先根据弹性半空间模型,导出了P波、SV波分别到达自由面的位移响应和Wichert关系式,然后针对不同根波与纵波的速度比（vs/vP）绘制其相应的曲线。通过分析发现,在致密岩石（vs/vs比值高）出露地区,因受自由面效应的影响使得到达P波或SV波在铅垂分量记录和径向水平分量记录上都有显示,而在疏松层（不仅vs/vp比值低,而且vs和vP本身数值也不大,为低速带）覆盖区,由于受自由面效应的影响以及低速带的折射作用,使得到达P波和到达SV波分别反映到错垂分量和径向水平分量上去了。由此可以预见,在高波速比（v_s/v_p）的表层地区,诸如永久冻土带、石灰岩或其它坚硬基岩出露地带,地面弹性波记录表现为矢量波场,在低波迭比（v_s/v_p）地区,则近似表现为两个标量波场,垂直和径向水平分量分别以P波和SV波为主,便于资料的采集与处理。须指出的是,目前的各种弹性波正演模拟法以及超声波物理模型试验都应该提供具有小波速比（v_s/v_p）表层的结果,以便与油气探区的实际情况相适应;各种利用叠前振幅信息的方法(如AVO、反演等)以及提取弹性偏振参数的方法,都应该考虑自由面的影响,以便进一步提高精度。     

非零井源距VSP资料的处理方法及效果分析

本文介绍苏北地区富44井非零井源距VSP资料的处理方法。主要处理过程包括:水平分量x,y的合成（H）;垂直分量Z及水平分量H的纵、横波分离（Z_p,Z_s,H_p,H_s）;纵波Z_p、H_p中的上、下行波分离;建立速度模型,并由上行的Z_pu与H_pu合成上行波 MOD,由下行的Z_pd与H_pd合成下行波TRY;利用下行波TRY提取反褶积算子对上行波MOD及其本身作反褶积;上行波VSP校正,上行波VSP-CDP变换（归位）及叠加,最终获得一小段二维井旁地震剖面。通过对VSP处理成果及各种资料进行综合对比分析,表明该处理方法对复杂地区的VSP资料的处理是正确而有效的。     

多方位Walk-away VSP处理方法

从观测系统的定义、抽道集、速度分析、波场分离、纵波和转换波探度域成像等方面对多方位Walk-away VSP资料处理方法进行了讨论。首先利用数据分选技术从三维数据体中抽取不同方位的Walk-away VSP数据；然后通过综合三分量定位处理和中值滤波、f-k波波、τ-p变换、偏振分析等波场分离方法，将上行反射纵波（P-P波）和转换波（P-SV波）分离出来；最后根据速度分析结果建立速度模型，进行尝试域偏移成像，得到纵波和转换波的成像剖面。在垦71井区利用多方位Walk-away VSP资料处理方位法获得了很好的成像效果，偏移剖面与高精度三维地震剖面的品质相当。     

含垂直裂隙地层中弹性波相速度

本文将含两组重定向排列裂隙介质的弹性常数矩阵中的各分量代入Christoffel)议程,得到偏振方向互垂直的三个速度分量,准P波,准SV波和准SH波,在此基础,对裂隙中含气体和流体时地震波的传播规律进行数值模拟。     

偏振投影法及其在VSP中的应用

在通常的三分量VSP数据中,各种类型的地震波所对应的位移夫量在检波器的各个分量上均有投影。本文讨论一种分离不同类型的地震体波(P波、SV波、SH波)的方法-偏振投影法。这种方法利用地震体波具有线性偏振的特性,把原始记录按选定的偏振方向进行重新投影,以达到加强一某种所期望的波型的目的。正确地确定偏振方向是偏振投影的关键。由于在不同时间上记录到的波具有不同的射线路径,所以即使是同一类型的波,其偏振方向也是随时间变化的。文中具体介绍了两种确定偏振方向的方法及其适用范围。     

3D3C VSP资料矢量波场分离方法的研究

 本文介绍的矢量波场分离方法可实现对多分量非零井源距VSP资料的波场分离,该方法是一种局部参数反演方法,假定单道记录由上、下行纵波和上、下行横波叠加而成,每种波由傅里叶分量（波形）、视慢度和偏振角度构成。再利用邻近几道记录在有效频带内建立该反演问题的正演模型。当对多分量VSP资料进行波场分离时,往往要在正演模型中引入偏振矢量,这样就增加了反演问题解的惟一性和稳定性,但带来了非线性化问题。本文利用施加约束条件的优化方法,快速有效地计算出最优的偏振角度、速度值,克服了这种非线性问题,并通过求解此线性方程组得出各个波的傅里叶分量信息,最终由逆傅里叶变换到时间域实现了波场分离,也附带求出了各种波（上、下行纵波和上、下行横波）的速度和偏振角度等参数。经过对多分量非零井源距VSP模型数据及实际资料进行波场分离处理,验证了该方法的稳定性和实用性。     

Tau-p变换若干问题的讨论及其在反演声纳浮标资料中的应用

在时空域进行τ-p变换,由于接收空间范围有限,以及反射波时距曲线在远、近道被截断,必将引起假频和端点效应的干扰。采用相似系数滤波方法可以压制这种假频和端点效应的干扰。为了增加相似系数的平稳性在作相似滤波之前,需对相似系数进行低通滤波,以消除随机干扰。在τ-p变换中,参数选择尤为重要。参数τ可根据有效波出现的范围、不出现假频和计算速度等因素综合考虑。参数p(和△p)可根据最大和最小水平视速度、假频和计算速度等因素考虑。文中还讨论了有偏移距和倾斜界面模型在τ-p变换时出现的问题及τp变换在道内插和压制面波干扰中的应用。在τ-p域内应用τ-SUM法反演声纳浮标资料,可获得很好的效果。